天门市农作物秸秆综合利用现状及发展对策
秸秆是农作物生产中收获子实体后的副产物，含有丰富的有机质、氮、磷、钾和微量元素等，是一种具有多种用途的可供综合开发利用的生物质资源，也是可持续生产的绿色资源[1-2]。合理开发利用秸秆资源，将秸秆转化为肥料、饲料、燃料和培养料等，是实现农作物秸秆资源有效利用的重要途径[3]。秸秆的高效利用，对于解决能源紧张，促进节能减排，实现农业经济的可持续发展，促进农业增效和农民增收，保护农村生态环境，减少大气污染都具有重要意义[4-5]。天门市是传统的农业大市，位于湖北省中南部，属北亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛，光照充足，土壤肥沃，适宜的气候为农作物的生长提供了得天独厚的自然生长环境。天门市是我国著名的商品粮、优质棉和优质油的生产基地，粮食生产十一连增，自2008年以来，6次获得全国粮食生产先进单位。农作物连年丰产，秸秆产量逐年增多，随意抛弃、焚烧秸秆现象时有发生，不仅浪费资源，还污染环境，对城镇居民生活产生很大影响[6-7]，成为天门市亟待解决的环境问题之一。鉴于此，笔者对天门市秸秆资源量及综合利用情况进行了调查分析，并提出了发展对策，以期为提高秸秆资源的综合利用率提供借鉴。
1 农作物秸秆资源量
据调查测算，2015年天门市农作物种植面积23.59万hm2，可生产秸秆的农作物种植面积22.03万hm2，其中水稻6.64万hm2，小麦5.17万hm2，油菜籽4.71万hm2，棉花196万hm2，大豆1.61万hm2，玉米0.50万hm2，花生047万hm2，其他0.97万hm2。每年可生产各类农作物秸秆理论资源量为145.18万t，可收集的秸秆资源量为106.72万t，其中稻秆44.99万t，小麦秆11.98万t，油菜秆17.90万t，棉秆7.22万t，大豆秆3.88万t，玉米秆4.01万t，花生杆2.89万t，其他秸秆13.85万t。天门市农作物秸秆以水稻、油菜、小麦和棉花为主，占秸秆资源总量的75.00%以上。
2 农作物秸秆综合利用现状
天门市委市政府高度重视秸秆综合利用工作，各职能部门强化责任，加强监管，积极拓宽秸秆综合利用渠道，秸秆综合利用率不断提高，取得了显著成效。2015年全市农作物秸秆综合利用量94.49万t，利用率88.54%。利用结构上，肥料化利用57.39万t，占秸秆总量的60.74%；饲料化利用12.02万t，占秸秆总量的12.72%；原料化利用9.05万t，占秸秆总量的9.58%；燃料化利用14.83万t，占秸秆总量的15.70%；基料化利用1.00万t，占秸秆总量的1.06%。种植品种上，水稻秸秆、大豆秸秆、玉米秸秆、花生秸秆和棉花秸秆利用较好，水稻秸秆主要利用途径为粉粹还田、草编制品和能源材料等，大豆秸秆主要为还田和饲料利用，玉米和花生秸秆主要做饲料，棉花秸秆主要做工业原料，利用秸秆压块成型技术，生产复合板、加工建材装饰产品等。利用较困难的是小麦和油菜秸秆，主要利用途径为还田，也可作为食用菌的基质材料，但起步较晚。
2.1 肥料化利用
秸秆肥料化利用是农作物秸秆综合利用的主要方式之一，肥料化利用技术包括直接还田、腐熟还田、生物反应堆和有机肥生产技术，秸秆直接还田是天门市肥料利用的最主要途径，也是易实现、易于推广操作的秸秆利用方式，可有效改良土壤结构，增加有机质含量，增强保水保肥能力，提高土壤地力，促进作物产量的提高[8-9]。秸秆还田对于减少化肥的使用量，促进养分的循环利用[10-11]，减轻农业面源污染，保障国家粮食安全和食品安全意义重大。天门市委市政府高度重视秸秆机械粉碎还田工作，先后出台相关政策，对新安装粉粹设备的装置给予补贴，积极推广低茬收割秸秆粉粹还田技术，严格执行联合收割机作业标准，同时在多个乡镇组织低茬收割，秸秆粉粹还田现场会，开展秸秆机械化还田示范创建，扩大秸秆粉粹还田的影响。相关数据表明，2015年天门市农作物秸秆机械化综合利用率达6000%以上，其中，大豆秸秆粉粹还田率达9500%，中稻秸秆粉粹还田率达8000%以上，晚稻秸秆粉粹还田率达9500%以上。
2.2 饲料化利用
秸秆富含纤维素、半纤维素和木质素等粗纤维，是细胞壁的主要组成成分，从田间收获的农作物秸秆直接作为粗饲料，其粗纤维含量高，质地粗糙、坚硬，适口性差，直接被动物利用的营养物质少，难以消化吸收[12]。为了提高秸秆饲料的营养价值，改善适口性，增加畜牧采食量，需对秸秆进行加工与处理，主要技术有物理、化学和生物处理等[13-14]。秸秆通过青贮/黄贮、碱化/氨化、压块、揉搓丝化加工、微贮等技术，发生一系列生化反应，使大分子的纤维素、半纤维素和木质素降解为可供动物利用的单糖或低聚糖，质地和口味都得到了一定程度的改善，营养价值和消化率也得到了极大的提高，从而将秸秆转化为优质饲料。秸秆饲料化减少了粮食的消耗，在很大程度上缓解了我国畜牧业对粮食的过分依赖，对促进畜牧业的良性生态循环具有重大意义。
近几年，天门市食草畜牧业的发展较快，一大批肉牛养殖企业的迅速崛起加大了对秸秆饲料的需求量。养殖企业积极探索生态养殖模式，将秸秆饲料化，使秸秆变废为宝。企业与农户达成协议，有偿回收农作物秸秆，增加农民收入，同时将养牛基地牛粪无偿返给农户。牛粪返田减少了化肥的施用量，改良了土壤，促进了生态循环农业的发展。天门市秸秆饲料化主要消耗玉米秸秆和花生秸秆。据统计，天门市玉米和花生秸秆饲料化利用率达到了9000%以上。
2.3 秸秆原料化
秸秆富含天然纤维素，具有良好的生物降解性，可作为工业原料，替代木材，用于人造板材生产，复合多用途新型材料生产，纸浆原料生产等，也可作为可降解包装缓冲材料和草编制品的原料，或替代粮食生产乙醇、木糖醇、淀粉等[15]，秸秆原料化是秸秆高值利用的重要途径之一[16]。近几年，天门市以秸秆为原料的加工企业和合作社发展较快，尤其是利用棉产区优势探索棉杆综合利用的最优模式，成功研制出一条利用棉杆生产建筑装饰材料的新途径。稻草柔软韧性好，可用于草绳、草帘和草编工艺品的制作，胡市镇利用稻草生产草编历史悠久，近年来，草编专业合作社规模逐年扩大，预计年消耗稻草可突破10万t。
2.4 秸秆燃料化
秸秆作为一种重要的生物质能，2 t秸秆能源化利用热值可替代1 t标准煤[17]，具有高效、洁净、易点火、污染少等优点，是一种清洁和可再生的优质燃料，推广秸秆能源化利用，可有效减少一次能源消耗，在一定程度上可缓解能源紧张的问题[18-19]。秸秆燃料化是指秸秆成型燃料的加工利用和伴生产品的深加工利用，主要技术包括物理转化（固化成型）、化学转化（直接燃烧、液化、气化、热解）及生物转化（发酵）[20]。
近年来，天门市农作物秸秆燃料化利用呈现出蓬勃发展的良好态势。湖北健康（集团）新能源科技开发有限公司利用秸秆生产生物质固型燃料，每年可消化2万hm2农田的秸秆，年加工原料量7.5万t，辐射半径15～20 km，辐射面积250 km2。天门创新玻璃制品有限公司以稻壳为燃料，有日产气5 000 m3的裂解气化炉1座，气柜1 500 m3及1 000户输气网管系统及配套设施。天门市祥龙秸秆能源科技有限公司在杨林办事处开展生物质燃气工程建设，已建成1条气（燃气）、炭（秸秆炭）、油（木焦油）联产生产线，年消耗秸秆3 000 t，年产炭化燃气36万m3，可同时供千余户居民生活用气，年产秸秆炭600 t，木醋液400 t，木焦油100 t。天门市华丰农业专业合作社建成占地1 000 m3的秸秆沼气池，产生的热能用于粮食烘干，使烘干成本由0.8元/t下降至0.3元/t。
2.5 秸秆基料化 秸秆富含纤维素和木质素等有机物，且含有一定量的蛋白质和矿质元元素，可用于食用菌的栽培[2-3]。将秸秆粉粹后加入适量的麸皮、石灰、石膏等原料进行科学配方，在适宜的条件下，可栽培出美味可口的食用菌，并使其产量和品质得到一定程度的提升[21]。秸秆基料化实现了秸秆变废为宝，有利于促进生态平衡，转变农业发展方式，建设高效生态的现代农业。天门市农作物秸秆基料化利用起步较晚，目前仅在竟陵城区、开发区、杨林办事处、小板镇和石河镇有零星分布，秸秆基料化数量不大，尚未达到规模化生产，有待进一步发展。
3 存在的问题
近年来，天门市高度重视秸秆禁烧与综合利用工作，在各职能部门和社会各界的共同努力下，天门市秸秆综合利用工作取得了显著成效，但同时也存在一些问题，主要表现在以下几方面：
3.1 群众对秸秆综合利用的重要性认识不足 部分群众的环保意识和法制观念不强，难以正确理解秸秆综合利用的重要性，仅从眼前利益出发，当收获秸秆带来的利益与付出劳动成本不成正比时，就将秸秆随意抛弃和焚烧，造成资源的浪费和环境的污染，尚未正确认识做好秸秆综合利用所产生的社会效益和环境效益。
3.2 农作物秸秆产生量大 天门市农业连年丰收，大宗农作物产生量占7500%以上，成熟期集中，受交通、机械和人工等条件的限制，短时间内集中收集和处理存在一定难度，部分农户为了抢种下茬作物，选择田间焚烧秸秆。
3.3 秸秆还田难度大 在现有技术条件下，秸秆粉粹还田是最直接和最有效的综合利用方式，配置高效能的粉碎设备和秸秆腐熟剂，效果更加明显。安装粉粹设备会减慢收割机的作业效率，部分农机手为了加快进度，将粉碎装置私自拆卸，同时粉粹还田增加450～600元/hm2成本，部分农户存在抵触情绪。
3.4 监管难度大 秸秆禁烧监督管理涉及广大农村的千家万户，点多面广，需投入大量的人力、物力和财力，深入农村基层开展执法监督，对秸秆燃烧行为的处罚缺乏相应的法律依据，仅仅依靠宣传教育，难以从根本上杜绝农民焚烧秸秆的行为。
3.5 秸秆综合利用技术研究滞后，推广力度有待进一步提高 秸秆综合利用技术不成熟，缺乏持续的科研投入，且推广服务体系不健全，技术骨干少，在应用推广中存在着一定难度。目前，天门市秸秆综合利用主要以机械粉粹还田为主，科技含量高的秸秆沼气化、固化成型燃料化等技术商业化应用规模不大，尚待进一步发展壮大。
3.6 政府扶持政策有待进一步完善 秸秆禁烧和综合利用是一项复杂的系统工程，既需行政管理部门的监督执法，又需要科研部门的技术研发，还需要实体企业的成果转化，三者密切联系，相辅相成，缺一不可。天门市政府相继出台制定了多项秸秆禁烧管理办法和扶持补贴政策，但大都集中在农机、农田和秸秆收储中心的建设等，对秸秆综合利用产业化发展、推广示范建设缺少相应的扶持，导致有些秸秆综合利用实体企业建成后，因资金链断裂，出现停用甚至废弃的现象。
4 对策
秸秆露天焚烧和随意丢弃对天门市建设资源节约型和环境友好型社会构成了严重威胁[22]。加强农作物秸秆综合利用，实现农业废弃物变废为宝，既能提高资源利用效率，又能推动农业可持续发展。结合天门市实际，秸秆机械化粉粹还田是今后的工作重点，同时围绕秸秆饲料化、基料化、原料化和燃料化等领域，实施秸秆综合利用重点工程，大力推广用量大、技术含量高和附加值高的秸秆综合利用技术，以提高秸秆的综合利用率。
4.1 开展宣传教育，加强对秸秆禁烧的监管力度 分析秸秆焚烧的内在原因，把开展秸秆禁烧的宣传教育作为一项长期的系统工作。采取多种形式，充分利用网络、电视等媒体全方位、多角度地宣传露天焚烧、随意抛弃秸秆的危害，同时利用流动宣传车、广播喇叭及宣传手册等灵活多样的形式，进村入户广泛宣传。坚持疏堵结合[23]，建立秸秆禁烧、综合利用工作领导小组和专班，制定秸秆禁烧相关的法律法规，明确各级政府及相关部门在禁烧工作中的责任和权力，加强巡查，营造强大的禁烧氛围，提高全社会的秸秆禁烧意识。
4.2 推进农机农艺结合，全面提高秸秆机械化还田水平 坚持农机农艺结合，设立专项资金对秸秆还田进行扶持，对安装秸秆粉粹装置给予补助，对农作物低茬收割、粉粹还田，实施作业补贴。禁止未安装标准粉粹装置的收割机下田作业，收割机必须加装秸秆粉粹装置，并保证装置在收割时正常运转，同时根据农业部标准《水稻联合收割机作业质量》（NY/T 4982002）和《谷物（小麦）联合收获机械作业质量》（NY/T 9952006），结合天门市农作物生长特性，严格执行低茬收割技术标准，小麦和大麦留茬高度必须低于18 cm，水稻留茬必须低于18 cm，油菜留茬必须低于25 cm。
4.3 完善奖励补贴制度，着力建设秸秆收储服务体系 农作物秸秆密度较低且收获季节性较强，在时间上集中收集与持续需求的矛盾比较突出，政府应出台相关奖励补贴制度，积极引导，建立以龙头企业和专业合作社等新型农村经营组织为主体，以市场化运作为导向的秸秆收集储运管理体系。以乡镇为单位，结合农作物的分布情况，因地制宜地建立秸秆收储中心，对辖区内的农作物秸秆集中收集和堆放，推动农作物秸秆综合利用产业化发展。
4.4 加大政策扶持力度，加快推进成熟的秸秆综合利用技术 因地制宜，依托成熟技术，积极推进以秸秆为原料的新型材料和再生能源等领域的综合利用水平。依托科研院所，定期组织专家开展秸秆综合利用技术的培训和指导，为秸秆综合利用提供技术保证。组织开展示范试点工作，加快推进秸秆新技术成果的转化和应用，选择秸秆资源丰富，干群积极性高的乡镇，开展秸秆综合利用新技术的示范推广。
4.5 加快秸秆新技术的引进和研发，开拓秸秆利用新途径 相关部门应积极申请农业项目专项资金，加快秸秆综合利用新技术和新设备的引进。政府在政策和资金上给予一定程度的倾斜，支持企业引进新技术，创造条件，经过创新，形成自主的知识产权。支持企业联合科研院所，开展秸秆综合利用技术的研究与创新，开发出先进的设备和新技术，为加快推进秸秆综合利用提供技术支撑。